DE60019169T2 - METHOD, CATALYST SYSTEM AND DEVICE FOR TREATING SULFUR-CONTAINING GAS - Google Patents

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Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entfernung von Stickstoffoxiden (NOx) und gasförmigen Schwefelverbindungen, insbesondere SO3 und H2S, aus gasförmigen Strömen, insbesondere des Abgases von magerer Verbrennung, Verbrennungskraftmotoren unter Verwendung eines regenerierbaren Katalysatorsystems.The present invention relates to the removal of nitrogen oxides (NO x ) and gaseous sulfur compounds, in particular SO 3 and H 2 S, from gaseous streams, in particular the exhaust gas of lean combustion, internal combustion engines using a regenerable catalyst system.

Stand der TechnikState of technology

Gasentschwefelung ist der Gegenstand einer Vielzahl von Technologien. Zum Beispiel wurden bei der Abgasentschwefelung nasse und trockene Reinigungsverfahren entwickelt. Trockenes Reinigen bringt das ausfließende Medium mit einem festen Material in Kontakt, welches mit dem Schwefelbestandteil chemisch reagiert und eine Verbindung bildet. Das System kann ein Festbett sein, wie Zinkoxidpellets, welche verwendet werden, um mit H2S zu reagieren, um Zinksulfid zu bilden. Die Zinksulfidpellets müssen nach der Sättigung entfernt und ersetzt werden. Die Trockenreinigung kann auch in Pulver- oder Teilchenform in den Strom eingeführt werden, gefolgt von einem Gewebefilter oder elektrostatischer Filtrierung, um das reagierte Produkt zu entfernen. Ein Beispiel eines Pulvers wäre Kalkstein, welches nach dem Einführen in den Abgasstrom reagieren würde, um Kalziumsulfat und/oder Kalziumsulfatchemihydrat-Schlamm zu bilden. Das Material wird normalerweise als eine nasse Aufschlämmung angeliefert, welche in dem Abgas trocknet und mit den Schwefeloxiden reagiert. Dieses Material wird anschließend entfernt und typischerweise in einer Mülldeponie abgelagert. Es gibt auch regenerierbare trockene Reinigungsmaterialien, wie Kupferoxid auf Aluminiumoxidpellets oder -kugeln. Die regenerierbaren Kupfersystem müssen auf hohe Temperaturen erwärmt werden oder bei diesen reduziert werden. Dieses Verfahren erfordert, dass die Sorptionstemperatur niedriger ist als die Regenerationstemperatur.Gas desulphurization is the subject of a variety of technologies. For example, wet and dry cleaning processes have been developed in flue gas desulphurization. Dry cleaning brings the effluent medium into contact with a solid material which chemically reacts with and forms a compound with the sulfur component. The system may be a fixed bed, such as zinc oxide pellets, which are used to react with H 2 S to form zinc sulfide. The zinc sulfide pellets must be removed after saturation and replaced. The dry cleaning may also be introduced into the stream in powder or particulate form, followed by a fabric filter or electrostatic filtration to remove the reacted product. An example of a powder would be limestone, which would react after being introduced into the exhaust stream to form calcium sulfate and / or calcium sulphate hemihydrate slurry. The material is normally supplied as a wet slurry which dries in the exhaust gas and reacts with the sulfur oxides. This material is then removed and typically deposited in a landfill. There are also regenerable dry cleaning materials such as copper oxide on alumina pellets or spheres. The regenerable copper systems must be heated to high temperatures or reduced in these. This method requires that the sorption temperature be lower than the regeneration temperature.

Nasse Reinigungsverfahren verwenden nasse Aufschlämmungen oder Aminlösungen und erfordern, dass die Abgastemperatur unter den Siedepunkt der zu verwendenden Lösungen reduziert wird. Diese Verfahren führen zu Verlusten durch Verdampfung und Mitreißen und erzeugen Produkte, welche verunreinigt sind und nicht verwendet werden können und müssen daher entsorgt und/oder vor der Wiederverwendung gereinigt werden.wet Cleaning procedures use wet slurries or amine solutions and require that the exhaust gas temperature below the boiling point of too using solutions is reduced. These methods lead to losses due to evaporation and entrainment and produce products that are contaminated and unused can be and must therefore disposed of and / or cleaned before reuse.

Dieselmotoren erzeugen hohe Anteile an Stickstoffoxiden, Kohlenstoffmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen aus Kraftstoff, Schwefeloxiden und kohlenstoffhaltigem Ruß. Die Kohlenstoffmonoxid- und unverbrannten Kraftstoffbestandteile können wirksam durch einen Oxidationskatalysator in der sauerstoffreichen Dieselabgasumgebung entfernt werden. Die Stickstoffoxide stellen dagegen ein besonderes Problem dar, da sie eine reduzierende Umgebung erfordern, um zu Stickstoff ungewandelt zu werden, welche ein häufiger Bestandteil der Luft ist. Selektive katalytische Reduktion (SCR) in der Anwesenheit von überschüssigem Sauerstoff mit Ammoniak und Kohlenwasserstoffen wurden intensiv untersucht und in begrenztem Maße zur Behandlung von Dieselabgasen verwendet. Das Hauptproblem, welches mit der Verwendung von SCR zusammenhängt ist, dass das Reduktionsmittel (Ammoniak) gefährlich und giftig ist; es muss gelagert und transportiert werden und eine merkliche Menge des Reduktionsmittels wird an die Umgebung freigegeben (Ammoniak-Slip).diesel engines generate high levels of nitrogen oxides, carbon monoxide, unburned Hydrocarbons from fuel, sulfur oxides and carbonaceous Soot. The Carbon monoxide and unburned fuel components can be effective by an oxidation catalyst in the oxygen rich diesel exhaust environment be removed. The nitrogen oxides, however, make a special Problem because they require a reducing environment in order to Nitrogen to be transformed, which is a common part of the air is. Selective catalytic reduction (SCR) in the presence of excess oxygen with ammonia and hydrocarbons have been intensively studied and to a limited extent used to treat diesel exhaust. The main problem, which related to the use of SCR is that the reducing agent (Ammonia) dangerous and is toxic; it has to be stored and transported and one appreciable amount of the reducing agent is released to the environment (Ammonia slip).

Das SCR-Verfahren verringert NOx, verringert jedoch normalerweise nicht Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe oder Schwefeloxide. Die Reaktion von Ammoniak mit Schwefeloxiden erzeugt auch aus Teilchen bestehende Verunreinigungen, welche die Luft verschmutzen kann, wie auch stromabwärts die Wärmeübertragungsvorrichtung.The SCR process reduces NO x but does not normally reduce carbon monoxide, hydrocarbons or sulfur oxides. The reaction of ammonia with sulfur oxides also creates particulate contaminants that can pollute the air, as well as downstream the heat transfer device.

U.S. Patent Nr. 5,451,558, welches hier vollständig aufgenommen wird, offenbart ein Verfahren zur Verringerung des Anteiles an NOx, CO und SO2 Emissionen aus Gasturbinen unter Verwendung eines regenerierbaren Katalysators/Absorbers, vorzugsweise bestehend aus Aluminiumoxid/Platin/Karbonatsalz, um die verunreinigenden Oxide zu oxidieren und diese zu absorbieren. Dieses System wird kommerziell unter der Marke SCONOx verwendet, und wurde als LAER (niedrigste erzielbare Emissionsrate) von der Abteilung IX des EPA für Gasturbinen bezeichnet. Eine Regeneration für diese Art von Katalysator/Sorber ist in dem U.S. Patent Nr. 5,599,758 bei Temperaturen in dem Bereich von 121,1 bis 398,9°C (250 bis 750°F) offenbart. Obwohl das System wirksam ist, um gasförmige Schwefelverbindungen zu entfernen, zeigten die Werte, dass sich die Katalysatorleistung bezüglich der NOx Entfernung bei ausgedehnter Verwendung verringerte. Dieser Effekt resultiert von dem Verbrauch der Sorptionsplätze durch die Bildung der Schwefelverbindungen an der Katalysatoroberfläche, welche nicht während der herkömmlichen Regeneration zerstört werden.US Pat. No. 5,451,558, which is fully incorporated herein, discloses a method of reducing the levels of NO x , CO and SO 2 emissions from gas turbines using a regenerable catalyst / absorber, preferably consisting of alumina / platinum / carbonate salt, to remove the contaminants Oxidize oxides and absorb them. This system is commercially used under the SCONOx brand and has been designated LAER (Lowest Achievable Emission Rate) by Department IX of the Gas Turbine EPA. Regeneration for this type of catalyst / sorber is disclosed in US Patent No. 5,599,758 at temperatures in the range of 121.1 to 398.9 ° C (250 to 750 ° F). Although the system is effective to remove gaseous sulfur compounds, the values showed that the catalyst performance with respect to NOx removal decreased with extended use. This effect results from the consumption of sorption sites by the formation of sulfur compounds on the catalyst surface, which are not destroyed during conventional regeneration.

U.S. Patentanmeldung SN 09/113,258, angemeldet am 10. Juli 1998, offenbart ein System zur Behandlung des Abgases eines industriellen Verfahrens oder Verbrennungsquelle, um gasförmige Schwefelverbindungen zu fangen, indem das Abgas mit einem strukturierten Träger in Kontakt gebracht wird, zum Beispiel einem Monolith beschichtet mit einem keramischen Oxids, zum Beispiel TiO2, enthaltend einen Edelmetallbestandteil, zum Beispiel Pt und einen Modifikator wie Cu.US Patent Application SN 09 / 113,258, filed July 10, 1998, discloses a system for treating the exhaust gas of an industrial process or combustion source to capture gaseous sulfur compounds by contacting the exhaust gas with a structured carrier, for example coated a monolith with a ceramic oxide, for example, TiO 2 , containing a noble metal component, for example, Pt and a modifier such as Cu.

WO 96/20044 offenbart ein Verfahren zum Regenerieren eines Katalysator/Absorbersystems.WHERE 96/20044 discloses a method for regenerating a catalyst / absorber system.

U.S. 5,665,321 offenbart ein Verfahren des Verringerns des Anteils an NOx, CO und SO2 Emissionen in einer Gasturbine.US 5,665,321 discloses a method of reducing the levels of NOx, CO and SO 2 emissions in a gas turbine.

U.S. 5,953,911 offenbart ein Verfahren, eine Shiftreaktion in einem entkräfteten Katalysator/Absorbersystems durchzuführen.U.S. No. 5,953,911 discloses a process, a shift reaction in a depleted catalyst / absorber system perform.

U.S. 6,037,307 offenbart ein System zur Behandlung eines Gases aus einem industriellen Verfahren oder einer Verbrennungsquelle.U.S. 6,037,307 discloses a system for treating a gas from a industrial process or a combustion source.

EP 0 657 204 A1 offenbart einen Katalysator zum Reinigen von Abgasen. EP 0 657 204 A1 discloses a catalyst for purifying exhaust gases.

U.S. 4, 323,544 offenbart neuartige Sorber, umfassend einen Aluminiumoxidträger und ein Salz oder eine Mischung aus Salz.U.S. 4, 323, 544 discloses novel sorbers comprising an alumina carrier and a salt or a mixture of salt.

U.S. 5,762,885 offenbart eine Vorrichtung zum Regenerieren eines Katalysators/ Absorbers.U.S. No. 5,762,885 discloses a device for regenerating a catalyst. Absorber.

Es besteht jedoch immer noch ein Bedarf nach verbesserten Katalysator/Absorbersystemen.It However, there is still a need for improved catalyst / absorber systems.

Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Verfügung, einen Katalysator gemäß Anspruch 19 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 31, ein Verfahren gemäß Anspruch 32 und bevorzugte Ausführungsformen wie unten offenbart und wie in den Unteransprüchen 2 bis 18, 20 bis 30 und 33 beschrieben.As a result, the present invention provides a method according to claim 1 available a catalyst according to claim 19 and a device according to claim 31, a method according to claim 32 and preferred embodiments as disclosed below and as in the dependent claims 2 to 18, 20 to 30 and 33 described.

Es ist ein Vorteil, dass das vorliegende Katalysatorsystem verwendet werden kann, um gasförmiges NOx und Schwefelverbindungen aus dem Abgas von Verbrennungskraftmaschinen zu entfernen und das dieses regeneriert und wiederverwendet werden kann. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Regenerierung angewendet wurde, um die Schwefelverbindungen zu entfernen, welche auf dem Katalysator/Sorber gebildet wurden und die Aktivität des Katalysator/Sorbers für NOx-Entfernung zurückgewonnen wird. Ein weitere Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Katalysatorsystem, das die Bildung von Schwefelverbindungen auf dem NOx selektiven Katalysator/Sorber verhindert. Es ist insbesondere vorteilhaft, dass die Regenerierung kein anderes Reduktionsmittel erfordert als den Motorkraftstoff. Diese Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.It is an advantage that the present catalyst system can be used to remove gaseous NO x and sulfur compounds from the exhaust gas of internal combustion engines, and this can be regenerated and reused. It is an advantage of the present invention that the regeneration has been used to remove the sulfur compounds which have been formed on the catalyst / sorber and the activity of the catalyst / sorber for NO x removal is recovered. Another advantage of the present invention is a catalyst system that prevents the formation of sulfur compounds on the NO x selective catalyst / sorber. It is particularly advantageous that the regeneration requires no other reducing agent than the engine fuel. These advantages and other advantages and features of the present invention will become apparent from the following description.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von gasförmigen Stickstoffoxiden (NOx) und/oder Schwefelverbindungen, insbesondere SO3 und/oder H2S aus gasförmigen Strömen, wie Abgas aus Verbrennungskraftmotoren, umfassend das in Kontaktbringen eines gasförmigen Stromes, welcher die gasförmigen Schwefelverbindungen und/oder NOx enthält, und welcher in eine erste Richtung fließt, mit einem Katalysatorsystem umfassend diskrete Betten aus Bestandteil (a) einem Katalysato/Sorber umfassend einen Edelmetallkatalysatorbestandteil, einen Metalloxidsoberbestandteil, einen Modifikator bestehend aus Oxiden von Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au oder Mischungen dieser, und Bestandteil (b) einem Material umfassend einen Oxidationskatalysator gewählt aus Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen, abgeschieden auf einem Träger mit hoher Oberfläche, ein Absorbermaterial gewählt aus einem Hydroxid, Karbonat, Bikarbonat eines Alkali- oder Erdalkali oder deren Mischungen unter Bedingungen, um eine Verringerung der Kapazität in diesem System zu bewirken, um die Schwefel und NOx-Verbindungen zu entfernen und zurückzuhalten; und anschließend Regenerieren des Katalysatorsystems umfassend das in Kontaktbringen des Katalysatorsystems mit einem Regenerationsgas, welches in einer zweiten Richtung fließt, entgegengesetzt zu der ersten Richtung unter Bedingungen, um das zurückgehaltene Schwefel- und/oder NOx-Verbindungen zu entfernen, wobei das Regenerationsgas ein Reduktionsgas umfasst, wobei ein Teil der Kapazität des Katalysatorsystems zur Entfernung und zur Zurückhal tung der Schwefelverbindungen und des NOx zurückgewonnen wird. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst abwechselnde Sorber- und Regenerationsschritte.An object of the present invention is a process for the removal of gaseous nitrogen oxides (NO x ) and / or sulfur compounds, in particular SO 3 and / or H 2 S from gaseous streams, such as exhaust gas from internal combustion engines, comprising contacting a gaseous stream, which containing gaseous sulfur compounds and / or NO x and flowing in a first direction, comprising a catalyst system comprising discrete beds of component (a) a catalyst / sorber comprising a noble metal catalyst component, a metal oxide upper component, a modifier consisting of oxides of Ag, Cu, Bi , Sb, Sn, As, In, Pb, Au or mixtures thereof, and component (b) a material comprising an oxidation catalyst selected from platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or combinations thereof deposited on one High surface area support, an absorber material selected from a hydroxide, carbonate, Bicarbonate of an alkali or alkaline earth or mixtures thereof under conditions to effect a reduction in capacity in that system to remove and retain the sulfur and NO x compounds; and then regenerating the catalyst system comprising contacting the catalyst system with a regeneration gas flowing in a second direction opposite to the first direction under conditions to remove the retained sulfur and / or NO x compounds, the regeneration gas being a reducing gas wherein a portion of the capacity of the catalyst system for the removal and retention of the sulfur compounds and the NO x is recovered. A preferred embodiment to takes alternating sorber and regeneration steps.

In einer Ausführungsform, bei welcher das Katalysatorsystem zwei diskrete Betten aus dem Bestandteil (a) und Bestandteil (b) umfasst, sind die Betten vorzugsweise so angeordnet, dass das Abgas zuerst mit dem (a) Bestandteil in Kontakt kommt.In an embodiment, in which the catalyst system has two discrete beds from the component (a) and component (b), the beds are preferably so arranged that the exhaust first with the (a) component in contact comes.

Der (b) Bestandteil entfernt schnell sowohl den Schwefel und NOx-Verbindungen, es wurde jedoch beobachtet, dass der auf diesem Bestandteil abgeschiedene Schwefel schwieriger zu entfernen ist als die Stickstoffverbindungen, und es ist eine höhere Temperatur zur Regenerierung notwendig als für die Entfernung von Stickstoff alleine. Die Schwefelverbindungen werden jedoch schnell von dem (a) Bestandteil bei niedrigeren Temperaturen entfernt. Indem die Schwefelverbindungen zunächst auf dem (a) Bestandteil entfernt werden und daran gehindert werden, den (b) Bestandteil zu kontaktieren, können niedrigere Regenerierungstemperaturen verwendet werden, während der Vorteil einer hohen Schwefelentfernung (Bestandteil a) und einer hohen NOx-Entfernung (Bestandteil B) erzielt wird.The (b) ingredient quickly removes both the sulfur and NO x compounds, but it has been observed that the sulfur deposited on this ingredient is more difficult to remove than the nitrogen compounds, and a higher temperature is required for regeneration than for the removal of Nitrogen alone. However, the sulfur compounds are rapidly removed from the (a) component at lower temperatures. By first removing the sulfur compounds on the (a) component and preventing them from contacting the (b) component, lower regeneration temperatures can be used, while the benefit of high sulfur removal (component a) and high NO x removal (component B) is achieved.

Die Regenerationsgase stellen eine reduzierende Umgebung zur Verfügung. Die Reduktionsmittel umfassen Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe oder Mischungen dieser. Das Kohlenwasserstoff umfasst vorzugsweise C1-C12 Kohlenwasserstoffe, welche als eine Verbindung oder als Mischung von Verbindungen verwendet werden können. Der Hauptbestandteil des gasförmigen Stromes ist ein inertes Trägergas, wie Stickstoff, Helium, Argon oder Dampf. Der Ausdruck „Hauptbestandteil" wird so verwendet, dass er über 50% bedeutet. Von besonderer Bedeutung ist, dass sowohl gasförmige als auch Destillatkraftstoffe, wie Diesel, als Reduktionsgas verwendet werden können. Daher kann der Kraftstoff, welcher von einem Motor verwendet wird, auch zur Regeneration verwendet werden, was wichtig ist für einen nichtstationären Motor, wie in Kraftfahrzeugen, Lastwagen und Eisenbahnen.The regeneration gases provide a reducing environment. The reducing agents include hydrogen and hydrocarbons or mixtures of these. The hydrocarbon preferably comprises C 1 -C 12 hydrocarbons which may be used as a compound or as a mixture of compounds. The main component of the gaseous stream is an inert carrier gas, such as nitrogen, helium, argon or steam. The term "major ingredient" is used to mean greater than 50%. "Of particular importance is that both gaseous and distillate fuels, such as diesel, can be used as the reducing gas, so the fuel used by an engine can also be used used for regeneration, which is important for a non-stationary engine, such as in automobiles, trucks and railways.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Katalysatorsystem gemäß Anspruch 19 zur Verfügung. Im Bestandteil (a) kann der Edelmetallbestandteil Pt, Pd, Rh, Ru oder Mischungen dessen umfassen, vorzugsweise Pt. Der Metalloxid-Sorberbestandteil ist ein Oxid von Ti, Zr, Hf, Ce, Al, Si oder deren Mischungen. Der Modifikator umfasst ein Oxid von Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au oder deren Mischungen, vorzugsweise Cu, Ag, Bi und deren Mischungen. Der Zweck des Modifikators ist es, die Bildung von H2S während der Regeneration zu hemmen. Eine Vielzahl von Modifikatoren wurden als geeignet bestimmt; die effizientesten sind jedoch Kupfer, Wismut und Silber. Der Edelmetallbestandteil ist vorzugsweise mit zwischen 0,005 bis 20,0 Gew.-% des Katalysator/Sorbers vorhanden, der Sorberbestandteil ist vorzugsweise mit zwischen 70 bis 99 Gew.-% des Katalysator/Sorbers vorhanden und der Modifikator ist vorzugsweise mit zwischen 1 bis 10 Gew.-% des Katalysator/Sorbers vorhanden. Vorzugsweise können die Katalysatorbestandteile auf einem Träger beschichtet werden, wobei der Katalysator/Sorber 1 bis 50 Gew.-% des Gesamtgewichtes umfasst. In einem bevorzugten (a) Bestandteil umfasst Pt 0,005 bis 0,05 Gramm je Kubikzentimeter des Edelmetallkatalysatorbestandteiles und eines Metalloxidsorberbestandteiles.The present invention also provides a catalyst system according to claim 19. In component (a), the noble metal component may comprise Pt, Pd, Rh, Ru or mixtures thereof, preferably Pt. The metal oxide sorbent component is an oxide of Ti, Zr, Hf, Ce, Al, Si or mixtures thereof. The modifier comprises an oxide of Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au or mixtures thereof, preferably Cu, Ag, Bi and mixtures thereof. The purpose of the modifier is to inhibit the formation of H 2 S during regeneration. A variety of modifiers were determined to be suitable; however, the most efficient are copper, bismuth and silver. The precious metal component is preferably present at between 0.005 to 20.0 weight percent of the catalyst / sorber, the sorbent component is preferably present at between 70 to 99 weight percent of the catalyst / sorber, and the modifier is preferably between 1 to 10 weight percent .-% of the catalyst / sorbent present. Preferably, the catalyst components may be coated on a carrier, wherein the catalyst / sorbent comprises from 1 to 50% by weight of the total weight. In a preferred (a) component, Pt comprises 0.005 to 0.05 grams per cubic centimeter of the noble metal catalyst component and a metal oxide orb constituent.

In dem (b) Bestandteil wird der Oxidationskatalysator gewählt aus Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen, abgeschieden auf einem Träger mit hoher Oberfläche. Vorzugsweise ist der katalytische Bestandteil dicht und vollständig mit einem Absorbermaterial beschichtet, gewählt aus einem Hydroxid, Karbonat, Bikarbonat und einer Mischung derer von einem Alkali oder Erdalkali oder deren Mischungen. Vorzugsweise beträgt die Oxidationskatalysatorkonzentration 0,05 bis 0,6 Gew.-% des Bestandteils, bevorzugter 0,1 bis 0,4 Gew.-%, zum Beispiel 0,15 bis 0,3 Gew.-%. Bei besonders bevorzugten Katalysatoren umfassen Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen 0,005 bis 0,05 Gramm je Kubikzentimeter des gesamten Oxidationskatalysator- und Absorbermaterials und das Alkali oder Erdalkali umfasst 0,000005 bis 0,02 Gramm je Kubikzentimeter des gesamten Oxidationskatalysator- und Absorbermaterials. Der bevorzugte Träger mit hoher Oberfläche ist Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2 oder deren Mischungen.In the (b) component, the oxidation catalyst is selected from platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or combinations thereof deposited on a high surface area support. Preferably, the catalytic ingredient is densely and completely coated with an absorber material selected from a hydroxide, carbonate, bicarbonate and a mixture of those of an alkali or alkaline earth or mixtures thereof. Preferably, the oxidation catalyst concentration is 0.05 to 0.6 wt% of the component, more preferably 0.1 to 0.4 wt%, for example 0.15 to 0.3 wt%. In particularly preferred catalysts, platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or combinations thereof comprise 0.005 to 0.05 grams per cubic centimeter of the total oxidation catalyst and absorber material and the alkali or alkaline earth comprises 0.000005 to 0.02 Grams per cubic centimeter of total oxidation catalyst and absorber material. The preferred high surface area support is Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2, or mixtures thereof.

Die Katalysatorbestandteile können als Pellets, Kugeln, Teilchen oder in extrudierter Form verwendet werden.The Catalyst components can be used as pellets, spheres, particles or in extruded form.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung umfassend:

  • A. Eine Abgasbehandlungsanordnung: Wenigstens zwei Katalysatorzonen, wobei jede Katalysatorzone ein Katalysatorsystem enthält, umfassend getrennte Betten aus (a) einem Katalysator/Sorber umfassend einen Edelmetall-Katalysatorbestandteil, einen Metalloxid-Sorberbestandteil, einen Modifikator bestehend aus Oxiden von Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au oder deren Mischungen und (b) ein Material umfassend ei nen Oxidationskatalysator gewählt aus Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen, abgeschieden auf einem Träger mit hoher Oberfläche, einem Absorbermaterial gewählt aus einem Hydroxid, Karbonat, Bikarbonat eines Alkalis oder Erdalkalis oder deren Mischungen; eine Hauptabgaseinlassleitung verbunden mit einem Abgaseinlassventil, eine separate sekundäre Abgaseinlassleitung von dem Abgaseinlassventil angrenzend verbunden mit einem Bestandteil (a) jeder der Katalysatorzonen; eine separate sekundäre Abgasauslassleitung, welche sich von jeder dieser Katalysatorzonen angrenzend an den Bestandteil (b) erstreckt und verbunden ist mit einem Abgasauslassventil, verbunden mit einer Hauptabgasauslassleitung, welche sich von dem Abgasauslassventil erstreckt, wobei ein Dampfflussweg durch jede der Katalysatorzonen durch beide getrennten Betten von dem Einlass zu dem Auslass in einer Anordnung vorhanden ist; und
  • B. Eine Regenerationsanordnung umfassend: Eine Hauptregenerationsgaseinlassleitung verbunden mit einem Regenerationsgasventil, eine separate sekundäre Regenerationsgaseinlassleitung von dem Regenrationsgaseinlassventil verbunden mit jeder der Katalysatorzonen in der Nähe des Bestandteils (b); einen separaten sekundären Regenerationsgasauslass, welcher sich von jeder der Katalysatorzonen erstreckt und mit jeder der Katalysatorzonen in der Nähe des Bestandteils (a) verbunden ist; wobei jede sekundäre Regenerationsgasauslassleitung mit einem Regenerationsgasauslassventil verbunden ist und eine Hauptregenerationsgasauslassleitung, welche sich von dem Regenerationsgasauslassventil erstreckt.
A further subject of the present invention is a device comprising:
  • A. An Exhaust Treatment Assembly: At least two catalyst zones, each catalyst zone containing a catalyst system comprising separate beds of (a) a catalyst / sorber comprising a noble metal catalyst component, a metal oxide sorbent component, a modifier consisting of oxides of Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au or mixtures thereof and (b) a material comprising an oxidation catalyst selected from platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or combinations thereof deposited on a high surface area support, an absorber material selected from a hydroxide, carbonate, bicarbonate of an alkali or alkaline earth or mixtures thereof; a main exhaust gas intake pipe connected to an exhaust gas intake valve, a separate secondary exhaust gas intake pipe from the exhaust gas intake valve adjacent to a component (a) of each of the catalyst zones; a separate secondary exhaust outlet conduit extending from each of these catalyst zones adjacent component (b) and connected to an exhaust gas outlet valve connected to a main exhaust outlet conduit extending from the exhaust gas outlet valve, a vapor flow path through each of the catalyst zones through both separate beds of the inlet to the outlet is in an array; and
  • B. A regeneration assembly comprising: a main regeneration gas inlet line connected to a regeneration gas valve, a separate secondary regeneration gas inlet line from the regeneration gas inlet valve connected to each of the catalyst zones proximate to component (b); a separate secondary regeneration gas outlet extending from each of the catalyst zones and connected to each of the catalyst zones proximate to component (a); wherein each secondary regeneration gas outlet conduit is connected to a regeneration gas outlet valve and a main regeneration gas outlet conduit extending from the regeneration gas outlet valve.

Obwohl die Schwefel- und NOx-Bestandteile aus einem gasförmigen Strom durch das Katalysatorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung entfernt werden, ist nicht bekannt, in welcher Form oder durch welchen Mechanismus der Schwefel und das Stickstoff mit den Katalysatorkomponenten verbunden werden, man nimmt an, dass der Katalysator das Kohlenstoffmonoxid und die Kohlenwasserstoffverunreinigungen zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert. Gleichzeitig wird Schwefeldioxid zu Schwefeltioxid oxidiert und Stickstoffmonoxid wird zu Stickstoffdioxid oxidiert, welche beide von dem Sorberbestandteilmaterial sorbiert werden, welches vorzugsweise in einem mikroskopischen Maßstab mit dem Oxidationskatalysator innig vermischt ist. Es ist die Erfindung, dass Schwefel- und NOx-Verbindungen in dem gasförmigen Strom auf bestimmte Weise entfernbar mit dem Katalysator/Sorbersystem in einer oxidierenden Atmosphäre verbunden werden und die Erfindung soll nicht auf einen bestimmten vorgeschlagenen Mechanis mus beschränkt werden. Vorzugsweise werden die Schwefel- und/oder Stickstoffverbindungen von dem Katalysatorsystem als ein konzentrierterer Strom aus Schwefel- und/oder Stickstoffverbindungen entfernt, als in dem Abgas vorhanden waren. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich die Prozentangaben und Verhältnisse der Verbindungen auf das Gewicht.Although the sulfur and NO x components are removed from a gaseous stream by the catalyst system according to the present invention, it is not known in what form or by what mechanism the sulfur and nitrogen are combined with the catalyst components the catalyst oxidizes the carbon monoxide and the hydrocarbon contaminants to carbon dioxide and water. Simultaneously, sulfur dioxide is oxidized to sulfur dioxide, and nitric oxide is oxidized to nitrogen dioxide, both of which are sorbed by the sorbent constituent material, which is preferably intimately mixed on a microscopic scale with the oxidation catalyst. It is the invention that sulfur and NO x compounds in the gaseous stream are removably connected in some manner to the catalyst / sorber system in an oxidizing atmosphere, and the invention is not intended to be limited to any particular mechanism proposed. Preferably, the sulfur and / or nitrogen compounds are removed from the catalyst system as a more concentrated stream of sulfur and / or nitrogen compounds than were present in the exhaust gas. Unless otherwise indicated, the percentages and ratios of the compounds are by weight.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 zeigt eine Kurve, welche die NOx-Sorption von einem Simulations-Dieselabgas unter Verwendung eines Katalysatorsystems mit einem Bestandteil darstellt. 1 FIG. 10 is a graph illustrating NO x sorption from a simulation diesel exhaust using a single component catalyst system. FIG.

2 zeigt eine Kurve, welche die NOx-Sorption von einem Dieselmotorabgas unter Verwendung eines Katalysatorsystems mit zwei Bestandteilen darstellt. 2 FIG. 10 is a graph illustrating NO x sorption from a diesel engine exhaust using a two-component catalyst system. FIG.

3 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung unter Verwendung eines Katalysatorsystems mit zwei Bestandteilen zur Entfernung von NOx- und Schwefelverbindungen. 3 Figure 3 is a schematic representation of an apparatus using a dual component catalyst system to remove NO x and sulfur compounds.

4 zeigt eine Kurve, welche die NOx-Sorption darstellt, unter Verwendung eines Katalysatorsystems mit zwei Bestandteilen in einer in 3 dargestellten Vorrichtung. 4 Figure 9 is a graph showing NO x sorption using a two component catalyst system in an in 3 illustrated device.

5 zeigt eine Kurve, welche die NOx-Sorption unter Verwendung eines Katalysatorsystems mit einem Bestandteil darstellt, und wobei die Regenerationsbedingungen verglichen werden. 5 is a graph showing that the NO x sorption using a catalyst system comprising a component and wherein the regeneration conditions are compared.

Detaillierte Beschreibung Sorptiondetailed Description sorption

Die Sorptionsstufe kann bei 37,8 bis 537,8°C (100 bis 1.000°F) durchgeführt werden, vorzugsweise bei 148,9 bis 371,1°C (300 bis 700°F) bei GHSV 200 bis 200.000 h–1, vorzugsweise 1.000 bis 120.000–1. Der Druck kann in dem Bereich von unter Atmosphärendruck bis 3.548,167 kPa (500 psig) liegen. GHSV, die Gas Hourly Space Velocity, ist als ein volumenverunreinigtes Gas definiert, gemessen 21,1°C und 0,101 MPa, das durch 0,028 m3 Katalysator in einer Stunde verarbeitet werden kann.The sorption step may be carried out at 37.8 to 537.8 ° C (100 to 1000 ° F), preferably at 148.9 to 371.1 ° C (300 to 700 ° F) at 200 to 200,000 h -1 GHSV, preferably 1,000 to 120,000 -1 . The pressure may range from below atmospheric pressure to 500 psig. GHSV, the gas hourly space velocity, is defined as a volume contaminated gas, measured at 21.1 ° C and 0.101 MPa, which can be processed by 0.028 m 3 of catalyst in one hour.

Bei der Durchführung des Verfahrens, beginnt sich, wenn das Sorptionsmittel Sättigung erreicht, die Konzentration von Stickstoffoxiden und Schwefeloxiden in dem Abgas von dem Katalysator von unentdeckbaren zu entdeckbaren Anteilen zu erhöhen. Wenn die entdeckbaren Anteile unakzeptierbare Anteile erreichen, wird der Abgasfluss zu einem zweiten Bett ähnlicher Zusammensetzung gerichtet, welches das Oxidations- und Sorptionsverfahren beginnt.In carrying out the process, as the sorbent reaches saturation, the concentration of nitrogen oxides and sulfur oxides in the exhaust gas from the catalyst begins to increase from undetectable to detectable levels. If the detectable fractions reach unacceptable levels, the exhaust gas flow is directed to a second bed of similar composition which starts the oxidation and sorption process.

Desorption/RegenerationDesorption / regeneration

Für das Katalysatorsystem mit zwei Bestandteilen kann die Desorptionsstufe bei 37,8 bis 537,8°C (100 bis 1.000°F) durchgeführt werden, niedrigere Temperaturen von ungefähr 148,9 bis 426,7°C (300 bis ungefähr 800°F) sind jedoch bevorzugt. Der Druck kann in dem Bereich von unter Atmosphärendruck bis 3.548,167 kPa (500 psig) liegen. Die Geschwindigkeit des Gases durch das Katalysatorsystem während der Regeneration beträgt GHSV 20 bis 20.000 h–1, vorzugsweise 50 bis 10.000 h–1.For the two component catalyst system, the desorption step may be performed at 37.8 to 537.8 ° C (100 to 1000 ° F), lower temperatures of about 148.9 to 426.7 ° C (300 to about 800 ° F). however are preferred. The pressure may range from below atmospheric pressure to 500 psig. The velocity of the gas through the catalyst system during regeneration is GHSV 20 to 20,000 h -1 , preferably 50 to 10,000 h -1 .

Es wird vorgeschlagen, dass das verbrauchte Katalysatorsorptionsmittel durch chemisches Reduzieren des Stickstoffdioxids zu Stickstoff und des Schwefeltrioxids zu Schwefeldioxid regeneriert wird. Dies wird erzielt, indem der gesättigte Katalysatosorptionsmittelverbund einem zweiten separaten Gasstrom mit niedrigerer Flussgeschwindigkeit ausgesetzt wird, enthaltend einen inerten Träger und/oder ein reduzierendes Gas. Das verbrauchte Regenerationsgas enthält Stickstoff und Schwefeldioxid, welches das System desorbiert und reinigt. Nach der Regeneration ist das Katalysatorsystem revitalisiert und wird zurück in Betrieb genommen und das Regenerationsgas wird zu einem anderen verbrauchten Katalysatorsorptionsmittel gerichtet.It It is suggested that the spent catalyst sorbent by chemically reducing the nitrogen dioxide to nitrogen and the sulfur trioxide is regenerated to sulfur dioxide. This is achieved by the saturated Katalysososorptionsmittelverbund a second separate gas stream at a lower flow rate, containing an inert carrier and / or a reducing gas. The used regeneration gas contains Nitrogen and sulfur dioxide, which desorbs and purifies the system. After regeneration, the catalyst system is revitalized and will be back put into operation and the regeneration gas becomes another spent catalyst sorbent directed.

Besonders wichtig wurde entdeckt, dass das Reduktionsmittel Kraftstoff (Diesel oder Benzin) sein kann, welches zum Antrieb des Verbrennungskraftmotors verwendet wird. Dies ist bedeutend, da ein fahrbarer Motor nicht zu einem separaten Regenerationsreduktionsmittel befördert muss, wie Ammoniak, wenn SCR verwendet werden würde.Especially important it was discovered that the reducing agent is fuel (diesel or gasoline), which is to drive the internal combustion engine is used. This is significant because a wheeled engine is not has to be transported to a separate regeneration reducing agent, like ammonia, if SCR were used.

Des Weiteren wurde entdeckt, dass eine verfrühte Degeneration von der Katalysator/Sorptionsmittel-Leistung aufgrund des Aussetzens gegenüber Schwefeloxid minimiert oder eliminiert werden kann, indem ein Schwefel abstoßendes System verwendet wird, bestehend aus einem vorderen Bett des Katalysators/Sorptionsmittels (Bestandteil a des Katalysatorsystems mit zwei Bestandteilen), welches für Schwefeloxide spezifisch ist, jedoch nicht für Stickstoffoxide aktiv ist.Of Further, it was discovered that a premature degeneration of the catalyst / sorbent performance due to exposure to Sulfur oxide can be minimized or eliminated by adding a sulfur repellent System is used, consisting of a front bed of the catalyst / sorbent (Component a of the catalyst system with two components), which for sulfur oxides is specific, but not for Nitrogen oxides is active.

Indem die vorliegende Sorption/Desorption der Schwefelbestandteile in dem Einsatzmaterial durchgeführt wird, können die Schwefelverbindungen in dem Einsatzmaterial auf zwischen 5 bis 100 mal konzentriert werden.By doing the present sorption / desorption of the sulfur components in the feedstock will, can the sulfur compounds in the feed to between 5 to Be concentrated 100 times.

Trägercarrier

Wenn ein Träger für die Katalysatorbestandteile eingesetzt wird, kann der Träger als keramischer oder metallischer Monolith mit einer Wabenkörperstruktur charakterisiert werden. Vorzugsweise wird ein Träger verwendet, um die Katalysatoren, Sorber und Modifikatoren zu verteilen. Die Bestandteile werden auf dem Träger in den gewünschten Verhältnissen abgeschieden. Die Zusammensetzung des keramischen Trägers kann ein Oxid oder eine Kombination von Oxiden sein. Geeignete Oxidträger umfassen die Oxide von Al, Z, Ca, Mg, Hf, Ti und verschiedene Mischungen aus Oxiden, wie Kordierit und Mullit.If A carrier for the Catalyst components is used, the carrier as ceramic or metallic monolith having a honeycomb body structure be characterized. Preferably, a carrier is used to prepare the catalysts, Distribute sorbers and modifiers. The ingredients are on the wearer in the wished conditions deposited. The composition of the ceramic carrier can an oxide or a combination of oxides. Suitable oxide carriers include the oxides of Al, Z, Ca, Mg, Hf, Ti and various mixtures from oxides such as cordierite and mullite.

Die Struktur und die Zusammensetzung des Trägers ist sehr wichtig. Die Struktur des Trägers beeinflusst die Fließmuster durch das Katalysatorsystem, welche wiederum den Transport zu und von der Katalysatoroberfläche beeinflusst. Die Fähigkeit der Struktur wirkt auf die Verbindungen, welche katalysiert werden sollen, zu der Katalysatoroberfläche zu transportieren, beeinflusst die Wirksamkeit des Katalysators/Sorbers. Der Träger ist vorzugsweise makroporös mit 64 bis 600 Zellen (Poren) pro 6.452 cm2 (square inch) (cpsi), was ungefähr 25 bis 80 Poren je (2,54 cm) (Linear inch) (ppi) beträgt, obwohl Träger von 5 bis 90 ppi geeignet sind.The structure and composition of the carrier is very important. The structure of the support influences the flow patterns through the catalyst system, which in turn affects transport to and from the catalyst surface. The ability of the structure to act on the compounds to be catalyzed to transport to the catalyst surface affects the effectiveness of the catalyst / sorbent. The carrier is preferably macroporous with 64 to 600 cells (pores) per 6,452 cm2 (square inch) (cpsi) which (cm 2.54) (linear inch) (ppi) is about 25 to 80 pores per although carriers of 5 to 90 ppi are suitable.

KonditionierenCondition

Der (a) Katalysatorbestandteil kann konditioniert werden, indem der Sorptions/Desorptionszyklus wiederholt wird. Die Mengen des Schwefelbestandteils, welche während dieser Konditionierung freigelassen werden, erhöht sich mit jeder Generation, bis es der sorbierten Menge entspricht. Man hat herausgefunden, dass sich die Konditionierungs zeit dramatisch reduzierte, indem der Katalysator/Sorber mit flüssigem H2SO4 durchdrungen wurde. Zum Beispiel sind anstelle von 12 Stunden Konditionieren nach der H2SO4 Behandlung nur einige Stunden bei 148,9°C (300°F) notwendig. Die Konditionierdauer hängt des Weiteren auch von der Temperatur ab, bei welcher die Sorption und Regeneration durchgeführt wurde. Indem die Temperatur erhöht wurde, kann die freigelassene Menge erhöht werden, und daher die Konditionierdauer verringert werden. Ein spezielles Konditionieren muss nicht notwendig sein, da der Katalysator/Sorber nach einigen Zyklen der Sorption/Regeneration konditioniert wird und so bleibt.The (a) catalyst component can be conditioned by repeating the sorption / desorption cycle. The amounts of sulfur ingredient released during this conditioning increase with each generation until it corresponds to the sorbed amount. It has been found that the conditioning time was dramatically reduced by permeating the catalyst / sorber with liquid H 2 SO 4 . For example, instead of 12 hours of conditioning after H 2 SO 4 treatment, only a few hours at 148.9 ° C (300 ° F) are necessary. The conditioning period also depends on the temperature at which the sorption and regeneration was carried out. By raising the temperature, the amount released can be increased, and therefore the conditioning time can be reduced. A spe No essential conditioning is necessary, since the catalyst / sorber is conditioned after a few cycles of sorption / regeneration and remains so.

Bezugnehmend auf 3 ist eine Vorrichtung unter Verwendung eines Katalysatorsystems mit zwei Bestandteilen zur Behandlung eines Abgases schematisch dargestellt. Vorzugsweise werden wenigsten zwei Katalysatorbereiche eingesetzt. Es gibt zwei Katalysatorbereiche A und B, die jeweils ein Katalysatorsystem mit zwei Bestandteilen enthalten, 3A/4A und 3B/4B. Jeder Katalysatorbereich A und B ist alternativ mit dem Abgaseinlass 1 über das Ventil 2 und die Leitungen 11 und 12 jeweils in der Nähe der Bereiche 3A und 3B verbunden. Der Bereich 3A des Bereiches A enthält den schwefelselektiven Katalysator, bezeichnet als Bestandteil (a), ähnlich enthält der Bereich 3B des Bereichs B den schwefelselektiven Katalysator. Die Bereiche 4A und 4B enthalten einen NOx selektiven Katalysator, bezeichnet als Bestandteil (b). Die Leitungen 13 und 14 erstrecken sich von dem Katalysatorbereichen A und B und treten in ein Ventil 6 ein, von welchem sich der Abgasablass 7 erstreckt. Dies beschreibt den NOx- und Schwefelentfernungsaufbau der Vorrichtung.Referring to 3 An apparatus using a two-component catalyst system for treating an exhaust gas is shown schematically. Preferably, at least two catalyst regions are used. There are two catalyst zones A and B, each containing a two-component catalyst system, 3A / 4A and 3B / 4B , Each catalyst region A and B is alternatively with the exhaust gas inlet 1 over the valve 2 and the wires 11 and 12 each near the areas 3A and 3B connected. The area 3A of region A contains the sulfur-selective catalyst, referred to as component (a), similarly contains the region 3B of region B, the sulfur-selective catalyst. The areas 4A and 4B contain a NO x selective catalyst, designated as component (b). The wires 13 and 14 extend from the catalyst areas A and B and enter a valve 6 a, from which the exhaust gas discharge 7 extends. This describes the NO x and sulfur removal structure of the device.

Der Regenerationsaufbau umfasst eine Kohlenwasserstoffquelle 8, welche das Reduktionsmittel/Träger ist und ist an dem Ventil 9 über die Leitung 20 befestigt. Die Leitungen 21 und 22 sind alternativ mit den Katalysatorabschnitten A und B jeweils neben den Bestandteilen (b) verbunden. Die Leitungen 23 und 24 erstrecken sich von dem Katalysator zu den Bereichen A und B jeweils durch das Ventil 10 zu der Leitung 25, welche zu einer SO2/H2O-Sorptionskartusche 11 und daher zu dem Regenerationsgasauslass 12 führt.The regeneration assembly comprises a hydrocarbon source 8th which is the reducing agent / carrier and is at the valve 9 over the line 20 attached. The wires 21 and 22 are alternatively connected to the catalyst sections A and B respectively adjacent to the components (b). The wires 23 and 24 extend from the catalyst to the areas A and B respectively through the valve 10 to the line 25 resulting in a SO 2 / H 2 O sorption cartridge 11 and therefore to the regeneration gas outlet 12 leads.

Der Betrieb der Ventile wird vorzugsweise durch einen elektronischen Sensor oder Sensoren 17 in dem Abgasauslass 7 bestimmt, welche zum Beispiel einen NOx-Durchbruch ermitteln, wodurch die Notwendigkeit angegeben wird, das infrage stehende Bett zu regenerieren. Ein ähnlicher Sensor oder Sensoren 16 wird zum Beispiel eine O2-Erhöhung ermitteln, um anzugeben dass die Regenerierung des infrage stehenden Bettes vollständig ist. Idealerweise würden Steuerungseinheiten 15 die Ventile 2, 6, 9 und 10 basierend auf der ermittelten Konstitution des infrage stehenden Stromes beschreiben. Der Regenerationsbetrieb sollte nicht länger als der Sorptionsbetrieb sein, da das Abgaseinlassgas zu dem Katalysatorbereich mit Kapazität zur Sorption von Schwefel und NOx gerichtet werden soll. In Situationen, in denen dies nicht der Fall ist, sind zusätzliche Katalysatorbereiche notwendig, um immer einen regenerierten Bereich zur Verfügung zu stellen, um das Abgas bei einem NOx Durchbruch in dem zur Zeit im Einsatz stehenden Bereich aufzunehmen.The operation of the valves is preferably by an electronic sensor or sensors 17 in the exhaust outlet 7 determining, for example, a NO x breakthrough indicating the need to regenerate the bed in question. A similar sensor or sensors 16 will, for example, determine an O 2 increase to indicate that the regeneration of the bed in question is complete. Ideally, control units would 15 the valves 2 . 6 . 9 and 10 describe based on the determined constitution of the current in question. The regeneration operation should not be longer than the sorption operation because the exhaust gas inlet gas should be directed to the catalyst region having sulfur and NO x sorption capacity. In situations where this is not the case, additional catalyst areas are necessary to always provide a regenerated area to receive the exhaust gas upon NO x breakthrough in the presently deployed area.

Im Betrieb würde das Abgas in das Ventil 2 über die Leitung 1 eintreten und entweder zu der Leitung 11 oder 12 gerichtet werden. In dieser Darstellung wird das Abgas über die Leitung 11 in den Katalysatorbereich (a) geleitet, indem es zunächst den schwefelselektiven Katalysatorbestandteil (a) in Bett 3A kontaktiert und anschließend durch den NOx-selektiven Katalysatorbestandteil (b) in dem Bett 4A geleitet wird und über die Leitung 13 zu dem Ventil 6 und schließlich über die Auslassleitung 7 austritt.In operation, the exhaust gas would be in the valve 2 over the line 1 enter and either to the line 11 or 12 be directed. In this illustration, the exhaust gas is via the line 11 into the catalyst zone (a) by first placing the sulfur-selective catalyst component (a) in bed 3A and then through the NO x -selective catalyst component (b) in the bed 4A is directed and over the line 13 to the valve 6 and finally via the outlet line 7 exit.

Während der gesamten Dauer oder einem Teil wird ein Regenerationsgas enthaltend ein Reduktionsmittel (als ein Gas) aus dem Behälter 8 durch die Leitung 20 in das Ventil 9 geleitet, welches es durch die Leitung 22 in den Katalysatorbereich B führt, wo es Schwefelverbindungen und Stickstoffverbindungen desorbiert, die in einem früheren Sorptionszyklus sorbiert wurden. Das desorbierte Gas tritt in einer umgekehrten Flussrichtung in das Abgas ein und kontaktiert zuerst den NOx-selektiven Katalysatorbestandteil (b) und anschließend den schwefelselektiven Katalysatorbestandteil (a) 3B.Throughout the duration or part, a regeneration gas containing a reductant (as a gas) is released from the container 8th through the pipe 20 in the valve 9 which it passes through the line 22 into the catalyst region B, where it desorbs sulfur compounds and nitrogen compounds that were sorbed in an earlier sorption cycle. The desorbed gas enters in reverse flow direction in the exhaust gas and contacted by the first NO x -selective catalyst component (b), and then the sulfur selective catalyst component (a) 3B ,

Der Schwefel in dem Regenerationsgas wird im Vergleich zu dem Abgas konzentriert. Das Regenerationsgas verlässt den Bereich B über die Leitung 24 in das Ventil 10, die Leitung 16 und die Schwefelsorptionskartusche 11 und tritt über die Leitung 12 aus.The sulfur in the regeneration gas is concentrated compared to the exhaust gas. The regeneration gas leaves the region B via the line 24 in the valve 10 , The administration 16 and the sulfur sorption cartridge 11 and over the line 12 out.

Zu einem gegebenen Zeitpunkt oder wenn NOx in den Katalysatorbereich A eintritt, wird das Ventil 2 umgekehrt, um das Abgas zu dem Katalysatorbereich B zu schicken und das Ventil 6 wird umgekehrt, während das Regenerationsgas in Bereich B beendet wird. Wünschenswerterweise wird das Regenerationsgas nun durch das Ventil 9 und die Leitung 21 in den Bereich A bei 4A geführt und das desorbierte Gas wird von dem Bereich A über das Ventil 11 und die Leitung 25 zu der Kartusche 11 und dem Ausgang 12 gerichtet, wobei der beschriebene Zyklus kontinuierlich wiederholt wird.At a given time or when NO x enters the catalyst region A, the valve becomes 2 conversely, to send the exhaust gas to the catalyst region B and the valve 6 is reversed while the regeneration gas in area B is stopped. Desirably, the regeneration gas will now pass through the valve 9 and the line 21 in the area A at 4A guided and the desorbed gas is from the area A via the valve 11 and the line 25 to the cartouche 11 and the exit 12 directed, wherein the cycle described is repeated continuously.

BeispieleExamples

Bestandteil (a) der in den Beispielen verwendeten Katalysatoren/Sorber, wurden auf einem (200-Zellen je 6,452 cm2-200-Zellen-je-square-inch) quadratischer Kordieritwabenkörper aufgebracht. Die TiO2/Pt Washcoat wurde durch Incipient-Wetness-Imprägnierung hergestellt. Der Pt-Gehalt lag zwischen 0,1 bis 2,2%. Nach dem Trocknen und Kalzinieren bei 500°C wurden die Festkörper in 7%iger Essigsäure dispergiert und über Nacht in einer Kugelmühle gemahlen. Die keramischen Wabenkörper wurden anschließend in die Aufschlämmung der Washcoat/Pt getaucht, entfernt, abgeblasen und anschließend bei 150°C getrocknet.Component (a) of the catalysts / sorbers used in the examples were applied to one (200 cells per 6.452 cm 2 -200 cells-per-square-inch) square cordierite honeycomb. The TiO 2 / Pt washcoat was made by incipient wetness impregnation. The Pt content was between 0.1 to 2.2%. After drying and calcination at 500 ° C, the solids were dispersed in 7% acetic acid and ground overnight in a ball mill. The ceramic honeycombs were then dipped into the Washcoat / Pt slurry, removed, blown off and then dried at 150 ° C.

Die Proben wurden anschließend in eine Modifikatorlösung eingetaucht, entfernt, abgeblasen und schließlich bei 150°C getrocknet. Der Katalysator/Sorber wies eine nominelle Zusammensetzung wie in Tabelle 1 dargestellt auf.The Samples were subsequently added into a modifier solution dipped, removed, blown off and finally dried at 150 ° C. The catalyst / sorbent had a nominal composition as in Table 1 is shown on.

Tabelle 1: Katalysator/Sorberzusammensetzung (es sei denn es ist anders angegeben):

Figure 00130001
Table 1: Catalyst / sorbent composition (unless otherwise indicated):
Figure 00130001

Zur Überprüfung wurden die Proben in einen 304 röhrenförmigen rostfreien Stahlreaktor eingefüllt und in einen Drei-Zonenofen eingeführt. Der Reaktor wurde mit einem Gaszufuhrsystem verbunden, welches gemischte Gase zuführte, die das Abgas einer Gasturbine simulierten. Die Gase wurden mittels eines Matheson Massenstrom-Messwertgebers gemessen und gesteuert. Wasser wurde in einem Vorwärmofen unter Verwendung eines Cole Palmer Gerätes Nummer 74900 eingeführt.For review were the samples into a 304 tubular stainless Filled steel reactor and introduced into a three-zone furnace. The reactor was with connected to a gas supply system, which supplied mixed gases, the simulated the exhaust gas of a gas turbine. The gases were by means of a Matheson Mass Flow Transmitter measured and controlled. Water was submerged in a preheat oven Using a Cole Palmer device Number 74900 introduced.

Beispiel 1 (Vergleich)Example 1 (comparison)

Ein Katalysatorsorptionsmittel (einzelner Katalysator oder Bestandteil b) wie in dem US Patent Nr. 5,451,558 gelehrt, wurde hergestellt indem ein 200 Zellen je 6,452 cm2 (200 Zellen je Quadratinch) Kordieritwabenkörper mit 0,098 Gramm Al2O3 mit hoher Oberfläche je Kubikzentimeter, 1,62 Milligramm/cc Pt und 7,93 Milligramm/cm3 K2CO3 beschichtet wurde. Die Katalysatorkernprobe wurde in einen Laborreaktor zur Überprüfung eingeführt. Ein simuliertes Dieselabgas wurde mit einer Raumgeschwindigkeit von 30.000 je Stunde, 300 ppm NOx, 900 ppm CO, 8,0% Sauerstoff, 7,6% CO2, 10,0% H2O2 und einer Temperatur von ungefähr 260°C (500°F) verwendet. Der simulierte Abgasstrom enthielt keine Schwefelverbindungen während dieses Beispieles.A catalyst sorbent (single catalyst or component b) as taught in US Pat. No. 5,451,558 was prepared by placing a 200 cell per 6.452 cm 2 (200 cells per square inch) cordierite honeycomb with 0.098 grams of high surface area Al 2 O 3 per cubic centimeter, 1 , 62 milligrams / cc Pt and 7.93 milligrams / cm 3 K 2 CO 3 . The catalyst core sample was introduced into a laboratory reactor for review. A simulated diesel exhaust was run at a space velocity of 30,000 per hour, 300 ppm NO x , 900 ppm CO, 8.0% oxygen, 7.6% CO 2 , 10.0% H 2 O 2, and a temperature of about 260 ° C (500 ° F) used. The simulated exhaust stream did not contain sulfur compounds during this example.

Das Katalysatorsorbtionsmittel wurde einer Vielzahl von Zyklen von zwei Minuten Oxidation/Sorption gefolgt von zwei Minuten reduzierender Regeneration unterworfen. Das verwendete Regenerationsgas bestand aus 9% Methan in Stickstoff bei 260°C (500°F). Die Ergebnisse dieses Experiments, welche in der beigefügten 1 dargestellt sind, zeigen dass der NOx-Auslass von 100 auf weniger al 2 ppm zum Beginn eines Sorptionszyklusses fällt. Der NOx-Auslass erhöht sich während des 2 Minuten Zyklusses bis er einen Endwert von ungefähr 30 ppm erreicht. Der anfängliche NOx-Einlasswert vor jedem Sorptionszyklus ist auch bereitgestellt. Die mittlere NOx-Zerstörungswirksamkeit, welche während dieser Studie erhalten wurde, betrug noch 95%.The catalyst sorbent was subjected to a plurality of cycles of two minutes of oxidation / sorption followed by two minutes of reducing regeneration. The regeneration gas used was 9% methane in nitrogen at 260 ° C (500 ° F). The results of this experiment, which in the attached 1 show that the NO x emission drops from 100 to less than 2 ppm at the beginning of a sorption cycle. The NO x outlet increases during the 2 minute cycle until it reaches a final value of approximately 30 ppm. The initial NO x inlet value prior to each sorption cycle is also provided. The mean NO x disruption efficacy obtained during this study was still 95%.

Beispiel 2Example 2

Ein Katalysatorsystem wurde hergestellt, indem zwei Katalysatoren/Sorber in Reihe angeordnet wurden. Das vordere Segment (Bestandteil a) wurde hergestellt, indem ein 200 Zellen je 6,452 cm2 (200 Zellen je 6,452 Quadratinch) Kordierit-Wabenkörperstruktur mit 0,122 Gramm/cc TiO2 und 1,84 Milligram/cm3 Pt und 10,0 Milligramm/cm3 CO(O) beschichtet wurde, wie oben und in der U.S. Patentanmeldung 09/113,258 beschrieben, welche hier vollständig aufgenommen wird. Bestandteil (b) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt.A catalyst system was prepared by placing two catalysts / sorbers in series. The anterior segment (component a) was prepared by incubating one 200 cells per 6.452 cm 2 (200 cells per 6.452 square inches) of cordierite honeycomb structure with 0.122 grams / cc TiO 2 and 1.84 milligrams / cm 3 Pt and 10.0 milligrams / cm 3 CO (O) was coated as described above and in US Patent Application 09 / 113,258, which is fully incorporated herein. Component (b) was prepared as in Example 1.

Ein Teil eines Dieselabgases erzeugt von einem 4-Zylinder Turbo-unterstützten Motor mit einem Hubraum von 3,9 Liter unter Verwendung von Nr. 2 Dieselkraftstoff wurde gefiltert und durch einen Laborreaktor und die zwei Katalysatoren/Sorber in Reihe (Bestandteil a gefolgt von dem Bestandteil b) geführt. Verschiedene Beladungen wurden auf den Motor über einen elektrischen Generator ausgeübt, während eine konstante Motorgeschwindigkeit von 1.900 UpM beibehalten wurde.One Part of a diesel exhaust produced by a 4-cylinder turbo-assisted engine with a displacement of 3.9 liters using No. 2 diesel fuel was filtered and passed through a laboratory reactor and the two catalysts / sorbers in series (component a followed by component b). Various Loads were transferred to the engine an electric generator while maintaining a constant engine speed of 1,900 rpm was maintained.

Die Zusammensetzung des Dieselabgases ist in Tabelle 1 für die jeweiligen Motorlasten dargestellt.The Diesel exhaust gas composition is shown in Table 1 for each Motor loads shown.

Tabelle 2 Abgaszusammensetzungen des Dieselmotors unter verschiedenen Lasten

Figure 00150001
Table 2 Diesel engine exhaust gas compositions under various loads
Figure 00150001

Untersuchungen wurden mit einer Raumgeschwindigkeit von 12.000 hr–1 durchgeführt. Der Katalysator wurde mit 2% H2-Gas in einem Stickstoffträger mit einer Raumgeschwindigkeit von 2.000 hr–1 regeneriert. Die Regenerationsflussrichtung war entgegengesetzt zu der Abgasflussrichtung.Investigations were carried out at a space velocity of 12,000 hr -1 . The catalyst was regenerated with 2% H 2 gas in a nitrogen carrier at a space velocity of 2,000 hr -1 . The regeneration flow direction was opposite to the exhaust flow direction.

Die mittlere Katalysatortemperatur betrug 371,1°C (700°F) während dieses Durchlaufs. Die NOx-Auslasskonzentrationen sind in 2 als eine Funktion der Zeit für die in Tabelle 2 dargestellten Motorlasten dargestellt. Die Länge der Zeit, über welche das Katalysatorsystem wirksam NOx-entfernt, verringert sich mit einer erhöhten Einlasskonzentration an NOx. Tabelle 3 zeigt die Dauer der Zeit, über welche die Katalysatoren mehr als 90% NOx für jede Last und NOx-Einlasskonzentration entfernen. Das SO2 in dem Dieselabgas wurde von dem Bestandteil (a) des Zweibettsystems während des Oxidationsmodus gefangen und als SO2 in den Regenerationsflussstrom freigegeben.The average catalyst temperature was 371.1 ° C (700 ° F) during this run. The NO x outlet concentrations are in 2 as a function of time for the engine loads shown in Table 2. The length of time over which the catalyst system effectively removes NO x decreases with increased inlet concentration of NO x . Table 3 shows the duration of time over which the catalysts remove more than 90% NO x for each load and NO x inlet concentration. The SO 2 in the diesel exhaust was captured by component (a) of the two-bed system during the oxidation mode and released as SO 2 into the regeneration flow stream.

Tabelle 3 Dauer für mehr als 90% NOx Entfernung für verschiedene NOx-Einlasskonzentrationen.

Figure 00150002
Table 3 Duration for more than 90% NO x removal for different NO x inlet concentrations.
Figure 00150002

Beispiel 3Example 3

Das in Beispiel 2 beschriebene Zweibettsystem wurde in einem Laborreaktor überprüft, mit einem simulierten Abgas mit einer Zusammensetzung von 70 ppm NO2, 10 ppm CO, 3,05% CO2, 10% H2O und 14,5% O2 in Stickstoff. Der Oxidationssorptionszyklus wurde bei 315,6°C (600°F), einer Raumgeschwindigkeit von 30.000 hr–1 für 15 Minuten durchgeführt.The twin bed system described in Example 2 was tested in a laboratory reactor with a simulated exhaust gas having a composition of 70 ppm NO 2 , 10 ppm CO, 3.05% CO 2 , 10% H 2 O and 14.5% O 2 in nitrogen , The oxidation sorption cycle was carried out at 315.6 ° C (600 ° F), a space velocity of 30,000 hr -1 for 15 minutes.

Während der Oxidation/Sorption entfernte das Katalysatorsystem das NOx bis auf unermittelbare Anteile, wenn die Katalysatorsorptionsplätze angefüllt waren, erhöhte sich die emittierte NOx-Konzentration auf einen Endwert von 12 ppm. Die Wirksamkeit der NOx-Entfernung betrug 96,5%. Zum Ende des Oxidationssorptionszyklus, wurde eine Regeneration mit dem Dampfphasen Nr. 2 Diesel erfüllt. Die Regeneration mit Dieseldämpfen wurde durchgeführt, indem das flüssige Diesel in den heißen Stickstoffstrom eingeführt wurde. Das Regenerationsgas wurde anschließend zu dem verbrauchten Katalysator/Sorber in einer niedrigen Richtung entgegengesetzt zu dem simulierten Gas geführt. Die Flussrate des Diesels, die für die Regeneration notwendig war, betrug 0,005 cm3/min. des flüssigen Diesels; Regeneration trat mit einer Raumgeschwindigkeit von 3.500 hr–1 für 3 Minuten auf. 3 Minuten waren für eine vollständige Regenerierung ausreichend. Daher war 0,41 g Diesel je Gramm NOx (als NO2) notwendig, um NOx in N2 umzuwandeln. Nachfolgende Oxidations/Sorptionszyklen zeigten einen vollständig revitalisierten Katalysator.During the oxidation / sorption, the catalyst system removed the NO x to unreachable levels when the catalyst sorptive sites were filled, increasing the emitted NO x concentration to a final level of 12 ppm. The effectiveness of NO x removal was 96.5%. At the end of the oxidation sorption cycle, regeneration was accomplished with vapor phase # 2 diesel. The regeneration with diesel fumes was carried out by introducing the liquid diesel into the hot nitrogen stream. The regeneration gas was then passed to the spent catalyst / sorber in a low direction opposite to the simulated gas. The flow rate of the diesel, which was necessary for the regeneration was 0.005 cm 3 / min. the liquid diesel; Regeneration occurred at a space velocity of 3,500 hr -1 for 3 minutes. 3 minutes were sufficient for a complete regeneration. Therefore, 0.41 g of diesel per gram of NO x (as NO 2 ) was needed to convert NO x to N 2 . Subsequent oxidation / sorption cycles showed a fully revitalized catalyst.

Beispiel 4Example 4

Ein Zweikammeraufbau wurde wie in 3 dargestellt konstruiert. Die verwendete Katalysatorsystemzusammensetzung und der Aufbau waren die gleichen wie in den Beispielen 2 und 3. Dieselabgas wurde von einem 4-Zylinder Turbo-unterstützten Motor mit einem Hubraum von 3,9 Liter erzeugt; der Kraftstoff war #2 Diesel. Eine 48%ige Last wurde auf den Motor über einen elektrischen Generator angelegt, während eine konstante Geschwindigkeit von 1.900 UpM gehalten wurde. Das ganze Motorabgas wurde über einen Katalysator mit einer Raumgeschwindigkeit von 11.800 hr–1 geleitet. Kein teilchenförmiger Filter wurde eingesetzt, um die teilchenförmige Materie aus dem Abgas vor dem Katalysator zu entfernen.A two-chamber construction was like in 3 shown constructed. The catalyst system composition and structure used were the same as in Examples 2 and 3. Diesel exhaust was produced by a 4-cylinder turbo-assisted engine with a displacement of 3.9 liters; the fuel was # 2 diesel. A 48% load was applied to the engine via an electric generator while a constant speed of 1,900 rpm was kept. All engine exhaust was passed over a catalyst at a space velocity of 11,800 hr -1 . No particulate filter was used to remove the particulate matter from the exhaust gas before the catalyst.

Die mittlere Abgaseinlasstemperatur in den Katalysator betrug 273,9°C (525°F). Der Katalysator wurde zwischen dem Motorabgasstrom für 5 Minuten und einem Regenerationsgas für 5 Minuten betrieben. Das Regenerationsgas bestand aus 14% H2 in Stickstoff mit einer Raumgeschwindigkeit von 220 hr–1. Der Katalysator entfernte 98,9% des NOx-Einlasses über eine Testperiode von 50 Minuten. Dies ist in 4 dargestellt.The average exhaust gas inlet temperature into the catalyst was 273.9 ° C (525 ° F). The catalyst was operated between the engine exhaust stream for 5 minutes and a regeneration gas for 5 minutes. The regeneration gas consisted of 14% H 2 in nitrogen at a space velocity of 220 hr -1 . The catalyst removed 98.9% of the NO x inlet over a 50 minute test period. This is in 4 shown.

Beispiel 5Example 5

Beispiele 2, 3 und 4 verwendeten ein Zwei-Bettkatalysator/Sorptionsmittel-System. Dieser Aufbau war wünschenswert, um eine übermässige Aussetzung von Schwefeldioxid zu dem zweiten Bett zu verhindern. Es wurde gezeigt, dass das Pt/Al2O3/K2CO3-System, welches in Beispiel 1 beschrieben war, schwieriger zu regenerieren war, wenn es einem Überschuss an Schwefeloxid ausgesetzt wurde. Ein Katalysator hergestellt durch das Beschichten einer 200 Zellen je 6,452 cm2 (200 Zellen je Quadratinch) Kordieritwabenkörperstruktur mit 0,122 Gramm/cm3 TiO2, 1,84 Milligram/cm Pt und 7,93 Milligramm/cm3 NA2CO3 beschichtet, wurde einfacher regeneriert, wenn es Schwefeloxiden ausgesetzt wurde.Examples 2, 3 and 4 used a two-bed catalyst / sorbent system. This design was desirable to prevent excessive exposure of sulfur dioxide to the second bed. It was shown that the Pt / Al 2 O 3 / K 2 CO 3 system described in Example 1 was more difficult to regenerate when exposed to excess sulfur oxide. A catalyst prepared by coating a 200 cells per 6.452 cm 2 (200 cells per square inch) cordierite honeycomb structure coated with 0.122 grams / cm 3 TiO 2, 1.84 milligrams / cm Pt, and 7.93 milligrams / cm 3 NA 2 CO 3 regenerated more easily when exposed to sulfur oxides.

In diesem Beispiel wurde ein einzelnes Bett des TiO2/Pt/Na2CO3-Katalysators/Sorbers in einen Laborreaktor eingeführt und einem oxidierenden Sorptionszyklus mit einer simulierten Abgasmischung enthaltend 70 ppm NOx, 50 ppm CO, 3,05% CO2, 10% H2O und 14,5% O2 in Stickstoff ausgesetzt. Der Lauf wurde bei 315,6°C (600°F) mit einer Raumgeschwindigkeit von 22.500 hr–1 durchgeführt.In this example, a single bed of the TiO 2 / Pt / Na 2 CO 3 catalyst / sorber was introduced into a laboratory reactor and subjected to an oxidizing sorption cycle with a simulated exhaust gas mixture containing 70 ppm NO x , 50 ppm CO, 3.05% CO 2 , Exposed to 10% H 2 O and 14.5% O 2 in nitrogen. The run was performed at 315.6 ° C (600 ° F) at a space velocity of 22,500 hr -1 .

Die Resultate zeigten, dass das ganze Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid durch den Kontakt mit dem Katalysator oxidiert wurde. Die NOx-Auslassanteile sind in 5 als Funktion der Aussetzdauer dargestellt. Nach ungefähr 5 Minuten nachdem der Katalysator dem simulierten Abgasstrom ausgesetzt wurde, begann sich die NOx-Auslasskonzentration (Kurve a) zu erhöhen, und erzielte nach einer Aussetzung von 14 Minuten einen Wert von ungefähr 3,8 ppm. Nach jedem Oxidationssorptionszyklus wird eine Regeneration durchgeführt unter Verwendung von 2% Methan in Stickstoff bei 315,6°C (600°F).The results showed that all the carbon monoxide was oxidized to carbon dioxide by contact with the catalyst. The NO x -Auslassanteile are 5 shown as a function of the exposure duration. After about 5 minutes after the catalyst was exposed to the simulated exhaust gas flow, the NO x outlet concentration (curve a) began to increase and reached a value of about 3.8 ppm after a 14 minute exposure. After each oxidation sorption cycle, regeneration is performed using 2% methane in nitrogen at 315.6 ° C (600 ° F).

Wie auch in 5 dargestellt, werden die NOx-Emissionen nach zwei weiteren Zyklen mit simuliertem Abgasstrom erhalten, wobei jedoch 30 ppm Schwefeldioxid zu dem si mulierten Abgasstrom (Kurve b) zugegeben wurde. Die Werte zeigen, dass die Katalysatorleistung gegenüber NOx-Entfernung bei ausgedehnter Verwendung verringert wird. Dieser Effekt resultiert von dem Verbrauch der Sorptionsplätze durch die Bildung von Na2SO4 auf der Katalysatoroberfläche, welches während der Regeneration bei 600°F nicht zerstört wird.As well as in 5 shown, the NO x emissions are obtained after two more cycles with simulated exhaust gas flow, but 30 ppm sulfur dioxide was added to the simulated exhaust gas flow (curve b). The data shows that catalyst performance is reduced over NO x removal with extended use. This effect results from the consumption of the sorption sites by the formation of Na 2 SO 4 on the catalyst surface, which is not destroyed during the regeneration at 600 ° F.

Die Katalysatorprobe wurde anschließend dem gleichen Regenerationsstrom wie zuvor ausgesetzt, während dieses Regenerationszyklusses wurde die Temperatur jedoch auf 443,3°C (830°F) angehoben. Die während dieser Regeneration erhaltenen Werte zeigten die Entfernung von Schwefel von der Katalysatoroberfläche mit einer Freisetzung von sowohl SO2 als auch H2S.The catalyst sample was then subjected to the same regeneration flow as before, but during this regeneration cycle the temperature was raised to 443.3 ° C (830 ° F). The values obtained during this regeneration showed the removal of sulfur from the catalyst surface with a release of both SO 2 and H 2 S.

Nach der Hochtemperaturaussetzung gegenüber dem Regenerationsgas wurde der Reaktor auf 315,6°C (600°F) abgekühlt und eine weitere Probe durchgeführt, unter Verwendung des simulierten Abgasstromes. Die Werte von diesem Test sind auch in 5 dargestellt (Kurve c). Der Katalysator wirkte nun wie während des anfänglichen Tests vor dem Aussetzen gegenüber schwefeldioxidhaltigen Strömen.After the high temperature exposure to the regeneration gas, the reactor was cooled to 315.6 ° C (600 ° F) and another sample was run using the simulated exhaust gas stream. The values of this test are also in 5 represented (curve c). The catalyst now acted as during the initial test against exposure to sulfur dioxide-containing streams.

Im Allgemeinen wird hier das zu behandelnde Gas als „Abgas" bezeichnet, welches eine bevorzugte Verwendung für das vorliegende Katalysatorsystem, Verfahren und Vorrichtung ist, es kann jedoch Gas von jeder Quelle verwendet werden und der Ausdruck „Abgas" soll alle Quellen umfassen.in the Generally, the gas to be treated is referred to herein as "exhaust", which a preferred use for the present catalyst system, method and apparatus is however, gas can be used from any source and the term "exhaust" is meant to be all sources include.

Claims (35)

Verfahren zur Entfernung von gasförmigen Schwefelverbindungen und/oder NOx, umfassend das in Kontaktbringen eines gasförmigen Stromes enthaltend gasförmige Schwefelverbindungen und/oder NOx mit einem Katalysatorsystem umfassend getrennte Betten (discrete beds) aus (a) einem Katalysator/Sorber umfassend einen Edelmetallkatalysatorbestandteil, ein Metalloxidsorberbestandteil, einen Modifikator bestehend aus Oxiden aus Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au oder deren Mischungen und (b) einem Material umfassend einen Oxidationskatalysator gewählt aus Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen, abgeschieden auf einem Träger mit hoher Oberfläche, einem Absorbermaterial gewählt aus einem Hydroxid, Carbonat, Bicarbonat eines Alkali oder Erdalkali oder deren Mischungen unter Bedingungen, um die gasförmige Schwefelverbindung und/oder NOx aus diesem Strom heraus in das Katalysatorsystem zu entfernen und darin zu halten, um eine Verringerung der Kapazität in diesem System zu bewirken, um das Schwefel und/oder NOx Verbindungen zu entfernen und zurückzuhalten; und anschließend Regenerieren des Katalysatorsystems umfassend das in Kontaktbringen des Katalysatorsystems mit einem Regenerationsgas unter Bedingungen, um den zurückgehaltenen Schwefel und/oder NOx Verbindungen zu entfernen, wobei das Regenerationsgas ein Reduktionsgas umfasst, wobei ein Teil der Kapazität des Katalysatorsystems zur Entfernung und zur Zurückhaltung der Schwefelverbindungen und NOx wieder hergestellt wird.A process for the removal of gaseous sulfur compounds and / or NO x , comprising contacting discrete beds of a gaseous stream comprising gaseous sulfur compounds and / or NO x with a catalyst system comprising (a) a catalyst / sorber comprising a noble metal catalyst component Metal oxide sorbent component, a modifier consisting of oxides of Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au or mixtures thereof and (b) a material comprising an oxidation catalyst selected from platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron , Copper, molybdenum or combinations thereof deposited on a high surface area support, an absorber material selects from a hydroxide, carbonate, bicarbonate of an alkali or alkaline earth or mixtures thereof under conditions to remove and retain the gaseous sulfur compound and / or NO x from that stream into the catalyst system to allow a reduction in capacity in that system to remove and retain the sulfur and / or NO x compounds; and then regenerating the catalyst system comprising contacting the catalyst system with a regeneration gas under conditions to remove the retained sulfur and / or NO x compounds, the regeneration gas comprising a reducing gas, a portion of the capacity of the catalyst system for removal and retention of the catalyst system Sulfur compounds and NO x is restored. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gasförmige Strom, welcher die gasförmigen Schwefelverbindungen und/oder NOx enthält, in eine erste Richtung fließt und das Regenerationsgas in eine zweite Richtung fließt, entgegengesetzt zu der ersten Richtung.The method of claim 1, wherein the gaseous stream containing the gaseous sulfur compounds and / or NO x flows in a first direction and the regeneration gas flows in a second direction opposite to the first direction. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Benzin in dem Regenerationsgas vorhanden ist.The method of claim 2, wherein gasoline in the regeneration gas is available. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Diesel in dem Regenerationsgas vorhanden ist.The method of claim 2, wherein diesel is in the regeneration gas is available. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der (a) Katalysator/Sorber Pt umfasst und von einem keramischen Oxid getragen bzw. unterstützt wird.The process of claim 1, wherein the (a) catalyst / sorber Pt and supported by a ceramic oxide. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Pt 0,005 bis 0,05 Gramm je cc des Edelmetallkatalysatorbestandteils und eines Metalloxidsorberbestandteils umfasst.The method of claim 5, wherein Pt is 0.005 to 0.05 Grams per cc of the noble metal catalyst component and a metal oxide ore component includes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Edelmetallkatalysatorbestandteil von (a) Pt, Pd, Rh, Ru oder deren Mischungen umfasst.The method of claim 1, wherein the noble metal catalyst component of (a) comprises Pt, Pd, Rh, Ru or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Metalloxidsorberbestandteil aus (a) ein Oxid von Ti, Zr, Hf, Ce oder deren Mischungen ist.The method of claim 1 wherein the metal oxide sorbent component from (a) is an oxide of Ti, Zr, Hf, Ce or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Metalloxidsorberbestandteil aus (a) ein Oxid von Ti, Zr, Hf, Ce oder deren Mischungen ist.The method of claim 7 wherein the metal oxide sorbent component from (a) is an oxide of Ti, Zr, Hf, Ce or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modifikator von (a) Cu, Ag, Bi oder deren Mischungen ist.The method of claim 1, wherein the modifier of (a) Cu, Ag, Bi or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Modifikator von (a) ein Oxid von Cu, Ag, Bi oder deren Mischungen ist.The method of claim 9, wherein the modifier of (a) is an oxide of Cu, Ag, Bi or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Modifikator von (a) Cu-Oxid ist.The method of claim 11, wherein the modifier of (a) Cu oxide. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Modifikator von (a) Ag-Oxid ist.The method of claim 11, wherein the modifier of (a) Ag oxide. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Modifikator von (a) Bi-Oxid ist.The method of claim 11, wherein the modifier of (a) Bi oxide. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Regenerationsgas einen inerten Träger und einen reduzierenden Bestandteil umfasst.The method of claim 1, wherein the regeneration gas an inert carrier and a reducing ingredient. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das inerte Gas Stickstoff, Helium, Argon oder Dampf ist.The method of claim 15, wherein the inert gas Nitrogen, helium, argon or steam is. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der reduzierende Bestandteil Wasserstoff, Methan, Kohlenwasserstoffe von C1 bis C12 oder deren Mischungen ist.The process of claim 16, wherein the reducing ingredient is hydrogen, methane, hydrocarbons of C 1 to C 12 or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Regenerationsgas Sauerstoff umfasst.The method of claim 1, wherein the regeneration gas Oxygen includes. Katalysatorsystem umfassend getrennte Betten aus (a) einem Katalysator/Sorber umfassend ein Edelmetallkatalysatorbestandteil, ein Metalloxidsorberbestandteil, ein Modifikator bestehend aus Oxiden von Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au und deren Mischungen und (b) einem Material umfassend einen Oxidationskatalysator gewählt aus Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen, abgeschieden auf einem Träger mit hoher Oberfläche, einem Absorbermaterial gewählt aus einem Hydroxid, Carbonat, Bicarbonat eines Alkali oder Erdalkali oder deren Mischungen.Catalyst system comprising separate beds (a) a catalyst / sorbent comprising a noble metal catalyst component, a metal oxide sorbent component, a modifier consisting of oxides of Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au and mixtures thereof and (b) a material comprising an oxidation catalyst selected from Platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or their Combinations deposited on a high surface area support, one Absorber material selected from a hydroxide, carbonate, bicarbonate of an alkali or alkaline earth or mixtures thereof. Katalysatorsystem nach Anspruch 19, wobei der Edelmetallkatalysatorbestandteil aus (a) Pt, Pd, Rh, Ru oder dessen Mischungen umfasst.The catalyst system of claim 19, wherein the noble metal catalyst component from (a) comprises Pt, Pd, Rh, Ru or mixtures thereof. Katalysatorsystem nach Anspruch 20, wobei der Metalloxidsorberbestandteil aus (a) ein Oxid von Ti, Zr, Hf, Ce oder deren Mischungen ist.The catalyst system of claim 20, wherein the metal oxide sorbent component from (a) is an oxide of Ti, Zr, Hf, Ce or mixtures thereof. Katalysatorsystem nach Anspruch 21, wobei der Modifikator von (a) Cu, Ag, Bi oder deren Mischungen ist.The catalyst system of claim 21, wherein the modifier of (a) Cu, Ag, Bi or mixtures thereof. Katalysatorsystem nach Anspruch 22, wobei der Modifikator von (a) Cu-Oxid ist.The catalyst system of claim 22, wherein the modifier of (a) Cu oxide. Katalysatorsystem nach Anspruch 22, wobei der Modifikator von (a) Ag-Oxid ist.The catalyst system of claim 22, wherein the modifier of (a) Ag oxide. Katalysatorsystem nach Anspruch 22, wobei der Modifikator von (a) Bi-Oxid ist.The catalyst system of claim 22, wherein the modifier of (a) Bi oxide. Katalysatorsystem nach Anspruch 20, wobei das Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder Kombinationen von (b) 0,005 bis 0,05 Gramm je cc des gesamten Oxidationskatalysator- und Absorbermaterials umfasst.A catalyst system according to claim 20, wherein the platinum, Palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or combinations from (b) 0.005 to 0.05 grams per cc of the total oxidation catalyst and absorber material. Katalysatorsystem nach Anspruch 26, wobei der Träger mit hoher Oberfläche aus (b) Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2 oder deren Mischungen ist.The catalyst system of claim 26, wherein the high surface area support is (b) Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2, or mixtures thereof. Katalysatorsystem nach Anspruch 27, wobei das Alkali oder Erdalkali von (b) 0,000005 bis 0,02 Gramm je cc des gesamten Oxidationskatalysators und Absorbermaterials umfasst.The catalyst system of claim 27, wherein the alkali or alkaline earth metal of (b) 0.000005 to 0.02 grams per cc of the total Oxidation catalyst and absorber material comprises. Katalysatorsystem nach Anspruch 28, wobei der Metalloxidsorberbestandteil aus (a) ein Oxid von Ti, Zr, Hf, Ce oder deren Mischungen umfasst.The catalyst system of claim 28, wherein the metal oxide sorbent component from (a) an oxide of Ti, Zr, Hf, Ce or mixtures thereof. Katalysatorsystem nach Anspruch 29, wobei der Modifikator von (a) Cu-Oxid ist.The catalyst system of claim 29, wherein the modifier of (a) Cu oxide. Vorrichtung umfassend: A. Eine Abgasbehandlungsanordnung (umfassend): (1) wenigstens zwei Katalysatorzonen, wobei jede Katalysatorzone ein Katalysatorsystem enthält, umfassend getrennte Betten aus (a) einem Katalysator/Sorber umfassend einen Edelmetallkatalysatorbestandteil, einen Metalloxidsorberbestandteil, einen Modifikator bestehend aus Oxiden von Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au oder deren Mischungen und (b) ein Material umfassend einen Oxidationskatalysator gewählt aus Platin, Palladium, Rhodium, Kobalt, Nickel, Eisen, Kupfer, Molybdän oder deren Kombinationen abgeschieden auf einem Träger mit hoher Oberfläche, einem Absorbermaterial gewählt aus einem Hydroxid, Carbonat, Bicarbonat eines Alkali oder Erdalkali oder deren Mischungen (2) eine Hauptabgaseinlassleitung verbunden mit (3) einem Abgaseinlassventil (4) eine separate sekundäre Abgaseinlassleitung von dem Abgaseinlassventil angrenzend verbunden mit dem (a) Bett jeder der Katalysatorzonen, (5) eine separate sekundäre Abgasauslassleitung, welche sich von jeder dieser Katalysatorzonen angrenzend an (b) Bett dieser erstreckt und verbunden ist mit (6) einem Abgasauslassventil verbunden mit einer Hauptabgasauslassleitung, welche sich von dem Abgasauslassventil erstreckt, wobei ein Dampfflussweg durch jede der Katalysatorzonen durch beide getrennte Betten von dem Einlass zu dem Auslass in einer Anordnung vorhanden ist; undDevice comprising: A. An exhaust treatment arrangement (full): (1) at least two catalyst zones, each Catalyst zone contains a catalyst system comprising separate beds from (a) a catalyst / sorber comprising a noble metal catalyst component, a metal oxide sorbent component, a modifier consisting of Oxides of Ag, Cu, Bi, Sb, Sn, As, In, Pb, Au or mixtures thereof and (b) a material comprising an oxidation catalyst selected from Platinum, palladium, rhodium, cobalt, nickel, iron, copper, molybdenum or their Combinations deposited on a high surface area support, one Absorber material selected from a hydroxide, carbonate, bicarbonate of an alkali or alkaline earth or mixtures thereof (2) a main exhaust inlet pipe connected With (3) an exhaust inlet valve (4) a separate secondary exhaust gas inlet line from the exhaust inlet valve adjacent to the (a) bed each of the catalyst zones, (5) a separate secondary exhaust outlet conduit, which extend from each of these catalyst zones adjacent to (b) This bed extends and is connected with (6) an exhaust gas outlet valve connected to a main exhaust passage, which differs from the Exhaust outlet valve extends, with a steam flow path through each the catalyst zones through both separate beds from the inlet is present to the outlet in an arrangement; and eine Regenerationsanordnung umfassend: (1) eine Hauptregenerationsgaseinlassleitung verbunden mit (2) einem Regenerationsgasventil, (3) einer separaten sekundären Regenerationsgaseinlassleitung von dem Regenerationsgaseinlassventil verbunden mit jeder der Katalysatorzonen, angeschlossen mit den (b) Betten dieser, (4) einen separaten sekundären Regenerationsgasauslass, welcher sich von jeder der Katalysatoren an dem (a) Bett dieser erstreckt und verbunden ist mit (5) einem Regenerationsgasauslassventil und (6) einer Hauptregenerationsgasauslassleitung, welche sich von dem Regenerationsgasauslassventil erstreckt.a regeneration arrangement comprising: (1) one Main regeneration gas inlet line connected to (2) one Regeneration gas valve, (3) a separate secondary regeneration gas inlet line from the regeneration gas inlet valve connected to each of the catalyst zones, connected to the (b) beds of these, (4) a separate one secondary Regeneration gas outlet, different from each of the catalysts on the (a) bed of which extends and is connected to (5) a regeneration gas outlet valve and (6) a main regeneration gas exhaust pipe, which extends from the regeneration gas outlet valve. Ein Verfahren zur Behandlung eines gasförmigen Stromes, welcher gasförmige Schwefelverbindungen und/oder NOx-Verbindungen enthält, in einer Vorrichtung gemäß Anspruch 31 umfassend die Schritte: A. Einen Behandlungszyklus umfassend: (1) Zuführen eines Gases enthaltend gasförmige Schwefelverbindungen und/oder NOx-Verbindungen in die Hauptabgaseinlassleitung zu dem Abgaseinlassventil, (2) Einstellen des Abgaseinlassventils auf eine erste Katalysatorzone im Kontakt mit dem Katalysatorsystem, (3) Durchleiten des Gases, welches gasförmige Schwefelverbindungen und/oder NOx-Verbindungen enthält, durch die sekundäre Abgaseinlassleitung zu der ersten Katalysatorzone, um das (a) Bett zunächst zu berühren und Abziehen des Abgasstromes aus der ersten Katalysatorzone durch die zweite Abgasauslassleitung zu dem Abgasventil, (4) wobei das Abgasauslassventil eingestellt ist, um sich mit der Hauptabgasauslassleitung zu verbinden, (5) Einstellen des Abgaseinlassventils und des Abgasauslassventils von der ersten Katalysatorzone in eine andere Katalysatorzone, wobei die Zufuhr des Gases, welches die gasförmige Schwefelverbindung und/oder NOx-Verbindungen enthält, beendet wird; undA method of treating a gaseous stream containing gaseous sulfur compounds and / or NO x compounds in an apparatus according to claim 31 comprising the steps of: A. a treatment cycle comprising: (1) supplying a gas containing gaseous sulfur compounds and / or NO x (2) adjusting the exhaust gas inlet valve to a first catalyst zone in contact with the catalyst system, (3) passing the gas containing gaseous sulfur compounds and / or NO x compounds through the secondary exhaust gas inlet pipe to the exhaust gas inlet line first catalyst zone for first contacting the (a) bed and exhausting the exhaust gas flow from the first catalyst zone through the second exhaust outlet conduit to the exhaust valve, (4) the exhaust outlet valve being set to connect to the main exhaust outlet conduit; Exhaust gas inlet valve and the Abgasausl intake valve from the first catalyst zone to another catalyst zone, wherein the supply of the gas containing the gaseous sulfur compound and / or NO x compounds is terminated; and ein Regenerationsgaszyklus nach dem Behandlungszyklus umfassend: (1) Zuführen eines Regenerationsgases durch die Hauptregenerationsleitung zu dem Regenerationsgasventil, (2) Einstellen des Regenerationsgasventils, um mit der ersten Katalysatorzone in Kontakt zu treten und Durchleiten des Regenerationsgases durch die sekundäre Regenerationsgasleitung zu der ersten Katalysatorzone, um das (b) erste Bett zu kontaktieren, (3) Abziehen des Regenerationsgases aus der ersten Katalysatorzone durch die zweite Regenerationsgasleitung zu (4) dem Regenerationsgasventil, welches eingestellt ist, um sich mit der Hauptregenerationsgasleitung zu verbinden.a regeneration gas cycle after the treatment cycle full: (1) Feeding a regeneration gas through the main regeneration line to the regeneration gas valve, (2) adjusting the regeneration gas valve, to contact the first catalyst zone and pass of the regeneration gas through the secondary regeneration gas line to the first catalyst zone to contact the (b) first bed, (3) Withdrawing the regeneration gas from the first catalyst zone the second regeneration gas line too (4) the regeneration gas valve, which is set to deal with the main regeneration gas line connect to. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Behandlungszyklus und der Regenerationszyklus wiederholt werden.The method of claim 32, wherein the treatment cycle and the regeneration cycle repeated.
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